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Forum: HF, Funk und Felder Verständnisfrage zur Antenneneffizienz und Leistungspegel in dBm


Autor: Andreas (Gast)
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Hallo,
ich habe eine Art Abstrahlcharakteristik einer Chipantenne erstellt, 
indem ich jeweils den Leistungspegel in 3m Entfernung aus 
unterschiedlichen Winkeln gemessen habe.

Angenommen, sie strahlt durchschnittlich -15 dBm ab, wobei bei dem Wert 
bereits jegliche Verluste sowie der Antennengewinn der Empfangsantenne 
herausgerechnet sind, d.h. der Wert ist bezogen auf die Position meiner 
Chipantenne.

Kann ich aus diesem Wert nun auf die durchschnittliche Effizienz 
schließen, indem ich die abgestrahlte Leistung mit der eingespeisten ins 
Verhältnis setze?

Also z.B. so:
Eingespeiste Leistung: 3,16 mW (5dBm)
Gemessene durchschnittliche Leistung bezogen auf Antennenposition: 
0,0158 mW (-18 dBm)

Durchschnittliche Effizienz: 0,5 %

Dazu muss ich sagen, dass ich noch keine Antennenanpassung durchgeführt 
habe.
Aber 0,5 % erscheinen mir schon recht wenig.
Ist die Rechnung so überhaupt korrekt?

Autor: Tobias P. (hubertus)
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0.5% ist so wenig, dass man das kaum glauben kann. Andererseits ist es 
eine Chipantenne, und die sind nicht besonders gut....
ABER: um die wirklich von der Antenne abgestrahlte Leistung zu 
ermitteln, müsstest du im Fernfeld der Antenne auf einer Kugeloberfläche 
an jedem Punkt die Leistung(sdichte) messen und das dann über die 
Kugeloberfläche integrieren. Ich bezweifle, dass du anhand einzelner 
Punkte wirklich die Effizienz messen kannst.

Ich würde versuchen, das anders anzugehen: die Chipantenne ist doch 
sicher aus irgend einem Keramikmaterial? da müsste sich doch der 
Verlustwinkel herausfinden lassen.

Dann mit einem NWA dwn S11 messen. Alles, was nicht reflektiert wird, 
wird entweder abgestrahlt oder dissipiert, das wäre 1-S11^2. Das dann 
mit der eingespeisten Leistung multiplizieren, und du erhälst die 
Leistung, die tatsächlich in die Antenne rein geht. Und dann bei dieser 
Leistung mit dem Verlustwinkel noch die dielektrischen Verluste 
berücksichtigen.
Sollte doch funktionieren :-)

Autor: Wolfgang (Gast)
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Andreas schrieb:
> Aber 0,5 % erscheinen mir schon recht wenig.
> Ist die Rechnung so überhaupt korrekt?

Was ist mit der Freiraumdämpfung (aka 1/r²), hast du die rausgerechnet?

Autor: Andreas L. (andreas_l441)
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Wolfgang schrieb:
> Was ist mit der Freiraumdämpfung (aka 1/r²), hast du die rausgerechnet?

Die ist herausgerechnet, ja.

Autor: Sven B. (scummos)
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Wie hast du denn die -15 dBm berechnet? Also was hast du gemessen, und 
was hast du dann gerechnet?

Der Durchschnitt von Empfangsstärken auf so einer Kugelschale ist auch 
ein sehr komplexes Konzept ... :D

Autor: ZF (Gast)
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Und du hast im Fernfeld, also mit ausreichend Abstand, gemessen?

Autor: Andreas (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Wie hast du denn die -15 dBm berechnet? Also was hast du gemessen,
> und
> was hast du dann gerechnet?

Also die Messung fand im Fernfeld statt (3m Abstand bei 2,44 GHz).
Das Ganze war ein wenig provisiert, es wurde in einer Absorberkammer 
gemessen.
Die Chipantenne bafand sich auf einer Leiterplatte, welche auf einem 
Drehtisch in 45° Schritten vermessen wurde. Und dann entsprechend für 
alle 3 Ebenen, sodass eine ganz grobe Strahlungscharakteristik dabei 
herauskam.

Autor: Andreas (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Wie hast du denn die -15 dBm berechnet? Also was hast du gemessen,
> und
> was hast du dann gerechnet?

Die Werte habe ich nicht selber berechnet, es wurde mir versichert, dass 
die Werte bezogen auf den Prüfling sind, d.h. Freiraumdämpfung, 
Empfangsantennengewinn und Kabeldämpfungen bereits herausgerechnet.

Autor: Sven B. (scummos)
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Also ohne die Rechnung finde ich es ziemlich schwer, nachzuvollziehen 
was hier passiert ...

Was du ja eigentlich wissen willst ist die insgesamt abgestrahlte 
Leistung. Dazu musst du sowas berechnen wie das Integral über die 
abgestrahlte Leistung pro Raumwinkel über die gesamte Kugel. Dazu 
braucht man aber m.E. so Infos wie die effektive Fläche der 
Empfangsantenne, oder?

Autor: Morztroll (Gast)
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Ich kann dir das Strahlungsdiagramm rechnen wenn du die Geometrie und 
Materialen angibst.

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Andreas schrieb:
>Kann ich aus diesem Wert nun auf die durchschnittliche Effizienz
>schließen, indem ich die abgestrahlte Leistung mit der eingespeisten ins
>Verhältnis setze?

Meinst du mit "Effizienz" den Wirkungsgrad der Antenne?
Also wenn man logisch darüber nachdenkt, der Sender liefert eine
bestimmte Leistung (100%, und angenommen die Blindanteile sind
weggestimmt), ein Teil davon erwärmt die Antenne,
alles Andere wird dann von der Antenne abgestrahlt, wo soll sie
sonst auch hin (Energieerhaltungssatz). Wenn es noch ein Kabel
zwischen Sender und Antenne gibt, erwärmt auch noch ein Teil
daß Kabel. Also braucht man eigentlich nur ausrechnen wieviel
Wärmeleistung entsteht, dann weiß man auch was Abgestrahlt wird.

>Durchschnittliche Effizienz: 0,5 %

Wirkungsgrad von 0,5% einer Antenne fände ich aber sehr wenig.
Oder meinst du mit "Effizientz" etwas ganz anderes?
Vielleicht den sogenannten Leistungsgewinn einer Antenne.
Der entsteht ja nur durch bündelung der Strahlungsrichtung,
also abhängig vom Aufbau der Antenne.

Autor: Morztroll (Gast)
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Nun. 0.5% waeren -23dB. Die Ausbreitungsverluste sind schon dabei... ist 
eine krasse Fehlanpassung.
Allenfalls waere ein Foto der Anordnung, der Antenne plus ein Schema 
hilfreich.

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